Нито един филм за междузвездното пътуване не е завършен без дълбок сън. „Прометей“, „Пътници“, навсякъде виждаме как главните герои се събуждат в хибридни каюти, рестартират крехката си физиология от дълго състояние на неподвижен вкаменелост - често с изригване на стомашни течности, тоест просто повръщане. Този брутален процес изглежда има смисъл. В крайна сметка хората естествено не зимуват. Но малка група учени се опитват да преодолеят природата и да вкарат човек в изкуствена хибернация. Ако успеят, те могат да забавят стареенето, да излекуват животозастрашаващи заболявания и да ни отведат до Марс и извън него.
Миналата седмица група експерти се събраха в Ню Орлиънс, за да проучат възможността за потапяне на хората в "синтетична" хибернация или изкуствена хибернация. Учените се учат от природата, опитвайки се да разберат факторите, които водят до хибернация и пробуждане при животните.
Тайната на зимен сън
Какво може да бъде по-добре за преодоляване на дълги периоди от живота в условията на непосредствена настинка и липса на храна, отколкото да се потопите в дълбоко безсъзнание? По-голямата част от животинския свят преминава в хибернация: мечки, катерици, таралежи. Дори братовчедите ни примати, опаденият с мазнини лемур, намаляха метаболизма си, когато хранителните запаси намаляват.
Какво ще кажете за нас? Въпреки че ние за съжаление не зимуваме, някои "чудеса" предполагат, че метаболитното дълбоко замразяване може да помогне за запазването на увредените ни тела за бъдещето.
През 1999 г. радиологът Ана Багенхолм падна през леда, докато караше ски в Норвегия. По време на спасяването си тя е била под леда над 80 минути. В крайна сметка клинично тя беше мъртва - без дъх, без пулс. Телесната й температура спадна до безпрецедентните 13,7 градуса по Целзий.
Когато обаче лекарите постепенно загрявали кръвта й, тялото й бавно оздравяло. На следващия ден сърцето се рестартира. Дванадесет дни по-късно тя отвори очи. В крайна сметка тя се възстанови напълно.
Промоционално видео:
Случаят на Багенхолм е само една улика, че хората имат способността да се възстановяват от силно депресирани метаболитни състояния. От години лекарите използват терапевтична хипотермия, понижавайки телесната температура с няколко градуса за няколко дни, за да помогнат на пациентите да се справят с мозъчна травма или забавена епилепсия.
Бързото охлаждане помага да се запазят тъканите, които са отрязани от кръвоснабдяването, така че те се нуждаят от по-малко кислород, за да функционират. В Китай експериментите задържаха хората замразени до две седмици.
Обещанието за терапевтична хипотермия е толкова голямо, че през 2014 г. НАСА си партнира с базираната в Атланта SpaceWorks и осигурява предварително финансиране на хибернатор за космически пътувания за мисия до Марс.
Въпреки че полетът в космоса продължава само няколко месеца, поставянето на астронавтите в неактивно състояние може значително да намали необходимото количество храна и размера на местообитанието. Заспиването също може да предотврати сериозни странични ефекти от ниска гравитация, като промени в потока на цереброспиналната течност, които могат да повлияят негативно на зрението. Директната мускулна стимулация, с любезното съдействие на люлката на хибернацията, може да предотврати загубата на мускулатура при условия на нулева гравитация, а дълбокото състояние на безсъзнание може потенциално да сведе до минимум психологически проблеми като скука и самота.
Проектът навлезе във втория етап на финансиране, но много въпроси остават за него. Една от тях е свързана с факта, че продължителната хипотермия има ужасен ефект върху здравето: могат да се появят кръвни съсиреци, кървене, инфекция, чернодробна недостатъчност. На космически кораб без сложни медицински изделия тези усложнения могат да бъдат фатални.
Друг проблем е, че ние не разбираме напълно какво се случва с животно, когато то влезе в хибернация. Това се опита да реши конференцията в Ню Орлиънс.
Биологично вдъхновение
Д-р Хана Кери от Университета на Уисконсин смята, че възможността за хибернация на хората трябва да се търси не в медицината, а в природата.
Кери изучава навиците за зимен сън на сухоземната катерица, малък всеяден гризач, който броди по северноамериканските прерии. От края на септември до май наземната катерица зимува в подземни бразди, преживявайки тежки зими.
Едно от любопитните наблюдения на Кери е, че ниските метаболитни нива не издържат през цялата зима. Периодично спящите животни излизат от мъките си за половин ден, повишавайки телесната си температура до нормално ниво. Въпреки това животните все още не ядат и не пият през тези периоди.
Невролозите отдавна се стремят да съставят изчерпателен списък на ползите от съня. Например, изследванията показват, че сънят помага на мозъка да изчисти токсичните отпадни продукти в лимфната система и позволява на мозъчните синапси да „рестартират“. Ако хибернацията сама по себе си доведе до състояние на недоспиване, може ли периодичното заспиване да помогне за това?
Все още не знаем. Но Кери вярва, че резултатите от проучвания върху животни показват, че при търсенето на хибернация при хора изучаването на биологията на естествените хибернатори ще даде повече резултати, отколкото прилагането на медицински практики, основаващи се на хипотермия, тоест хипотермия.
Изкуствен сън
Докато Кери и Вязовски изследват как зимен сън помага на животните да останат здрави, д-р Матео Сери от университета в Болоня в Италия пое по малко по-различен път: как да предизвика изкуствено изтръпване при животни, които не зимуват?
Отговорът може да се крие в малка група неврони в мозъчната област на рафа палидус. Тъй като метаболизмът се забавя драстично по време на зимен сън, хормоналните и мозъчните механизми вероятно ще задействат този процес.
Още през 2013 г. неговият екип от учени беше един от първите, които пуснаха плъхове в хибернация. Обикновено тези животни не спят през зимата. Те бяха инжектирани с химикал в рафи палидус, за да инхибират невронната активност. Тези неврони обикновено участват в "терморегулаторната защита от настинка", казва Сери, тоест те задействат биологични реакции, които противодействат на намаляването на телесната температура.
След това плъховете бяха поставени в тъмна, студена стая и хранени с диета с високо съдържание на мазнини, което е известно, че намалява метаболизма.
Изключването на защитните неврони за шест часа доведе до рязък спад на температурата в мозъка на плъховете. Сърдечната им честота и кръвното налягане също се забавиха и спаднаха. В крайна сметка моделът на мозъчните вълни започна да прилича на модела на животните в състояние на естествена хибернация.
Най-интересното беше, че когато учените спряха „лечението“, плъховете се възстановиха - още на следващия ден те не показаха признаци на ненормално поведение.
Предишните опити за предизвикване на топор при животни, които не презимуват, не са успели, но това проучване показва, че инхибирането на невроните при рафи палидус е от съществено значение за предизвикване на състояние, подобно на топор.
Ако тези резултати се потвърдят от примера с по-големи бозайници, ще има смисъл да се премине към хибернация при хората. Сери и други работят за по-нататъшен анализ на контрола на мозъка над изтръпването и как да го хакнат, за да поставят мозъка в хибернация.
Какво следва?
Потапянето на човек в състояние на хибернация, хибернация, суспендирана анимация - наречете го каквото искате - все още е далеч от реалността. Но резултатите от изследванията постепенно разкриват молекулярни и невронални фактори, които на теория биха могли да ни осигурят състояние на дълбоко замръзване.
Иля Кел